比較、整合新教材資源，開展素養導向的教學實踐
——以“鐵及其化合物”為例

王麗娜

（杭州市余杭高級中學（杭州市臨平中學）浙江杭州 311100）

一、問題提出

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》更注重了結合真實情境與實驗探究，其科學性、思想性、整體性都得到了提升。［1］教材是非常重要的教學資源，2020年，浙江省統一采用人教版教材，但是對于同一個課題，教師可基于人教版教材的素材，再吸取魯科版與蘇教版的優勢板塊進行合理地整合，注重培養學生的化學核心素養，構建良好的知識體系，并結合項目化學習，構建真實情景的思維構建，從而達到最佳的教學效果。此外，培養學生不拘泥于現有教材學習的思路，做到融會貫通，各取所長。本文結合這些思路，以“鐵及其化合物”教學為例進行教學實踐，發揮多版本優勢，更好地服務于我們日常一線教學。圖1為筆者進行教學實踐的基本思路。

圖1 分析整合新教材內容、進行教學設計思路圖

二、比較各版本教材資源——以“鐵及其化合物”為例

1.內容位置與安排的比較（見表1）

表1 三個版本新教材內容位置與安排的分析

總體來說，人教版按照單質、氧化物、氫氧化物、鹽的順序，以常規思路安排內容，條理清晰，更符合學生自學的認知思路。魯科版更注重研究物質性質的方法和程序，以碳及其化合物的“價-類”二維圖為例研究物質，為后續學習新物質提供思路。蘇教版將這塊內容放到必修的最后部分，前面已經具備的知識體系更完善，提出鐵及其化合物轉化路徑更方便。內容上，人教版強調了知識的推演與落實，充分利用了實驗的優越性。魯科版注重活動與探究，進行概括與整合，強化學生的邏輯思維。蘇教版將物質制備與實驗條件研究等思路貫穿整節課，注重實驗分析在化學中的重要作用。

2.真實情境的素材比較

人教版設置了12張圖，魯科版8張圖，蘇教版2張圖。人教版結合中華文明的古老文化，將生活生產與化學緊密地結合。插圖內容更加生活化，且均勻地分布在課堂學習的整個階段。魯科版從生活生產中學生熟悉的角度引入，了解鐵及其化合物的實際用途。整體而言，人教版更加重視圖文直觀的體驗，特別是實驗現象的呈現，有助于學生更好地客觀記錄實驗現象，如圖2所示。

圖2 人教版真實情境素材和實驗現象圖

3.欄目設置的比較（見表2）

表2 三個版本新教材欄目設置的比較

人教版必修教材中的14個“探究”欄目中，有4個探究主要內容就包括了實驗方案的設計與評價，有利于培養學生的創新思維與實驗組織能力。利用人教版中“研究與實踐”欄目的實驗課題“檢驗食品中的鐵元素”，情境中的問題是學生知識構建的主體，能激發、推動學生認知活動，構建有意義的知識體系，體驗化學真實解決實際問題的魅力。利用魯科版嚴謹、探究趣味濃厚的學生實驗，實驗設計環節，診斷學生對于鐵元素性質的掌握情況，培養學生科學探究的核心素養。

4.實驗設置的比較（見表3）

表3 三個版本新教材實驗設置的比較

人教版中6個實驗，不同的區域設置，目標不同，有自主探究，也有小組合作，有課堂實驗，也有課后專題，學生可以最大程度地實現學習的多元化。特別是“研究與實踐”，對于學生搜集、查閱、篩選、整理資料的能力有很大的幫助，為研究性學習打下堅實的基礎。實驗注意事項中圖文并茂，讓學生重視實驗安全，滲透安全理念。

魯科版中主要有2個學生必做實驗，分別包括實驗目的、用品、方案設計及實施、思考等，充分發揮學生動手能力，提高邏輯思維能力。蘇教版中涉及3個實驗，以化學反應的合理選擇、反應條件影響的探究為線索，進行性質及轉化的學習，重視實驗理念。

5.習題設置的比較

習題是檢驗與評價學生知識掌握情況的主要方法，也是鞏固和發展學生認知水平的重要載體。人教版的習題建立在一個具體生活化的實例上，更具有針對性與情感價值。魯科版多以直接考察原理的方式評價學生學習效果，簡單明了，突出習題的直觀性，強調學生思維漸進的邏輯性。［2］人教版中對于鐵及其化合物的練習與應用中，加入了實驗報告和推斷題，注重對學生知識整合能力的考察，注重學生化學核心素養的培養。

三、基于化學核心素養導向的教學實踐

1.比較、整合不同版本教學資源的實施路徑與教學模型建構（如圖3）

圖3 優化實施路徑和教學模型圖

2.化學核心素養導向下的真實情境選擇

充分利用人教版“研究與實踐”，選取“檢驗食品中的鐵元素”實驗小課題作為貫穿整節課的真實情境素材。

環節一：生活實例創設教學情境，構建有意義的知識體系

【引入】鐵是人體必需的微量元素。在日常生活中我們主要通過哪些方式補充鐵元素？

【學生思考】通過食用富含鐵元素的食物，如菠菜、芹菜、蛋黃、動物內臟等。

【引導】我們常說吃菠菜可以補鐵。菠菜中真的富含鐵元素嗎？我們做一個現場調查。從結果來看很多同學還存在著困惑。今天我們就以新鮮菠菜提取液為樣品，檢驗是否含有鐵元素。

【展示】新鮮菠菜研磨后加稀硫酸酸化，過濾后獲得濾液，學生觀察顏色。

設計意圖：教師需要為學生創設熟悉又陌生的實際問題，并以此為主線，將鐵及其化合物的知識體系融合其中。本節課的情境，利用了人教版中“研究與實踐”欄目的實驗課題，情境中的問題是學生知識構建的主體，能激發、推動學生認知活動，讓學生不斷深入，構建有意義的知識體系。

3.注重實驗設計，發展學生實驗探究水平

環節二：巧用魯科版“活動與探究”，完善鐵元素檢驗知識的構建

【思考1】要證明菠菜中是否含有鐵元素，這涉及化學中物質的檢驗。大家思考，提取液如果有鐵元素，存在的形式是Fe2+還是Fe3+呢？

【實驗設計】學生根據已有的知識，提出可能的實驗方案。

【學生1】可以通過顏色觀察。比如二價鐵為淺綠色，三價鐵為棕黃色。

【學生2】加入堿，觀察沉淀的顏色。

【教師】請學生根據設想的實驗方案進行實驗（見表4），并完成表格中實驗現象的記錄，分析理由給出相應的結論。

表4 Fe3+與Fe2+的檢驗

【思考2】可以用這兩種方法確定鐵元素的價態嗎？

【思考3】實驗現象和你預期結果一致嗎？請做出解釋。

【教師引導】實驗證明，這兩種方法都可以作為檢驗的依據。Fe（OH）2是白色沉淀，但我們觀察到的是灰綠色沉淀，在振蕩后還會變成紅褐色的沉淀

Fe（OH）3。

【思考4】從化合價角度分析鐵元素發生了什么反應，用化學方程式來表示。

【學生】練習方程式

設計意圖：利用簡單的實驗設計環節，可以診斷學生對于鐵元素性質的掌握情況。學生實驗可以培養動手能力、觀察能力、并根據實驗現象進行推理給出合理的解釋，讓學生利用所學的知識解決生活中的實際問題。

【提問】對于我們的菠菜提取液這兩種方法可行嗎？

【學生實驗】（1）觀察菠菜提取液，溶液綠色透明；（2）加NaOH溶液，無明顯實驗現象。

【分析討論】實驗現象是否可以判定菠菜中沒有鐵元素？

4.運用資料卡片，充分挖掘新教材素材的價值

【資料卡1】見圖4。［3］

錯誤分析理論的語言學基礎是轉換生成法體系，這一體系認為人腦天生具有語言習得機制與語言使用能力，從而使得人類具有了其他物種所無法擁有的完備的語言體系。而由于語言的使用往往存在一定的規則，并且主觀影響較大，因此錯誤分析理論的心理學基礎就是語言遷移理論。而語言遷移理論的核心觀點則是母語的性質會使外語學習的某些方面變得容易或困難，即語言遷移有正負之分。由于受到漢語語義以及表達順序的影響，在口譯的過程中，許多學生往往來不及思考正確的英文語序，而是順著漢語語序翻譯所聽到的句子，從而使句子的表達不符合英語語言習慣。例如：

圖4 菠菜資料卡

【思考5】有哪些因素會影響鐵元素的檢驗？

【學生分析】可能樣品中鐵元素的含量偏低。

【教師引導】由此可見這兩種方法都有一定的局限性，我們介紹一種更靈敏的檢驗方法，請同學們閱讀教材第68頁的內容。

【教師實驗】取菠菜提取液于試管中，滴加硫氰化鉀溶液，溶液變紅，說明樣品中確實存在三價鐵。

設計意圖：利用實驗事實與文獻知識進行認知沖突，激發學生進行辯證思考，并能從影響實驗的因素角度出發，思考實驗過程中量的概念，進行反應條件的探究，形成科學探究的嚴謹態度。

【思考6】樣品中是否存在二價鐵呢？在三價鐵存在的干擾下，如何利用二價鐵的特性選擇合理的試劑進行檢驗？

【實驗設計】實驗用品：濃縮樣品、H2SO4溶液、NaOH溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、KSCN溶液。設計實驗見表5。

表5 Fe2+的檢驗

【思考7】請說出選用試劑的原因？涉及哪些含鐵物質間的轉化？為什么要利用這些轉化？

【教師實驗】濃縮樣品中加入稀的高錳酸鉀溶液，紫色褪去，說明有Fe2+。

【歸納整理】學生自主整理兩種價態鐵元素的檢驗方法。

環節三：Fe2+與Fe3+相互轉化，診斷并發展學生氧化還原的認知水平

【分析討論】結合文獻，菠菜中的鐵元素以Fe2+形式存在，我們的實驗現象卻證實了Fe3+。是文獻有問題？還是我們的實驗有問題？

【學生思考】根據前面標準樣品分析，推測有可能Fe2+被空氣中氧氣氧化了。

【引導】除了氧氣，還有哪些化學物質也可以實現Fe2+到Fe3+的轉化？

【歸納總結】雙氧水、氯氣等強氧化劑都可以實現二價鐵到三價鐵的轉化。

【思考8】如何將Fe3+轉化為Fe2+呢？

【實驗設計】用品：氯化鐵溶液、鐵粉、銅片、淀粉溶液、KSCN溶液、KI溶液、酸性KMnO4溶液、氯水

【學生設計方案】見表6。

表6 Fe3+與Fe2+相互轉化（主要Fe3+轉化為Fe2+）

方案一：氯化鐵溶液+鐵粉+KSCN溶液；

方案二：氯化鐵溶液+銅片+KSCN溶液；

方案三：氯化鐵溶液+KI溶液+KSCN溶液；

方案四：氯化鐵溶液+鐵粉+高錳酸鉀溶液。

【教師】請同學們相互評價一下方案的可行性，并選取不同的試劑進行實驗驗證。記錄實驗現象，完成表6，進行交流。

【學生實驗】分組實驗，交流后得出結論，加入銅、鐵、碘化鉀等還原劑后，可以實現Fe3+轉變為Fe2+。

設計意圖：學生根據所給的試劑，從氧化還原角度出發，自主設計實驗方案，將鐵元素轉化與檢驗的知識點進行整合運用，增加了實驗的開放性。同時對于實驗方案的分析，也鍛煉了學生嚴謹與細致的綜合能力。

【資料卡2-3】見圖5。

圖5 鐵元素與維生素資料卡

【思考9】生活中我們可以用什么還原劑使菠菜提取液中的鐵元素盡可能轉變為Fe2+呢？

【學生】結合資料卡，我們可以與維生素C同服，促進鐵元素的吸收。

【教師】通過剛剛跟同學們一起探究，終于解決了我們心中的困惑。

在學習生活中，我們常常利用鐵及其化合物的相互轉化關系來解決許多問題，比如實驗室配置FeCl2溶液時加入鐵粉；生產中利用FeCl3作為“腐蝕液”刻錄銅板。請大家嘗試用離子方程式解釋原因。

【學生】2Fe3++Fe=3Fe2+；2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

設計意圖：鐵元素在一定條件下的轉化并不是簡單的羅列，而是創設真實情境，讓學生從識記水平到應用水平，一系列的評價任務的設計，使學生在氧化還原知識體系中可以達到結構化水平，實現知識向素養的轉化。生產與生活中的知識運用，凸顯了學習化學的實際應用價值。

四、實踐反思

本節課以人教版中“研究與實踐”欄目中的“檢驗食品中的鐵元素”為例，選用真實情境為素材，用菠菜提取液作為樣品，通過一系列的問題鏈完成學生自主探究的學習過程，實現了真實情境與問題鏈相互驅動，落實知識體系的構建。以魯科版實驗探究為指導，注重學生實驗的自主探究與動手能力，通過方案設計、小組交流討論，提升科學探究的核心素養。整個教學過程不是將鐵及其化合物簡單地從物質分類角度進行知識記憶，而是采用設計實驗、實驗記錄與推理分析，從實驗的生成問題與認知沖突入手，螺旋式地上升，不斷檢驗求證，突出實驗條件對現象的影響，完善鐵元素的檢驗與不同價態鐵元素的轉化，診斷并發展氧化還原的認知水平，圖6為本節課教學實施圖。

圖6 鐵及其化合物教學實施圖